(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の端部および第２の端部を含む第１の本体（１２）であって、該第１の本体（１２）の前記第１の端部は、第１の軸（ＩＶ）の周りに回転可能なロボット構成要素に配設されることを企図するものと、
第１の端部および第２の端部を含む第２の本体（１４）であって、該第２の本体（１４）の前記第１の端部は、前記第１の本体（１２）の前記第２の端部に、前記第１の軸（ＩＶ）に対して傾斜した第２の軸（Ｖ）の周りに回転可能に配設されるものと、
第１の端部および第２の端部を含む第３の本体（１６）であって、該第３の本体（１６）の前記第１の端部は、前記第２の本体（１４）の前記第２の端部に、前記第２の軸（Ｖ）に対して傾斜した第３の軸（ＶＩ）の周りに回転可能に配設されるものと、を含む関節ロボット手首（１０）であって、
前記第１の軸（ＩＶ）および前記第３の軸（ＶＩ）は、共に、前記第２の軸（Ｖ）に実質的に直交し、前記第１の軸および前記第３の軸は、当該ロボット手首の少なくとも１つの位置において実質的に互いに一致し、
前記第１の本体は、前記第２の本体および前記第３の本体を向き、且つ、当該手首が配設された状態で実質的に前記第１の軸上に配置される第１の開口（２０）を備えるベースを有する実質的にエルボ型の部分（１８）を含み、
前記エルボ型の部分は、前記第１の開口（２０）の軸に対して横に並んで離れて配置されたオフセット部（２２）を保持し、該オフセット部に前記第１の本体の前記第２の端部が設けられており、
前記第２の本体は、前記第２の本体の前記第２の端部に相当し、実質的に前記第３の軸（ＶＩ）上に位置する第２の開口（２６）を有する片持ち梁部を含み、当該ロボット手首が配設された状態で、前記第１の開口および前記第２の開口は、当該ロボット手首の前記第３の本体（１６）に接続された装置の供給および／または制御のためのケーブルおよび／またはチューブ（Ｃ）によって横断され、
当該ロボット手首は、さらに、前記第２の本体（１４）および前記第３の本体（１６）の前記第２の軸（Ｖ）および前記第３の軸（ＶＩ）の周りのそれぞれの回転を駆動する手段を含み、
前記第２の本体（１４）および前記第３の本体（１６）の回転を駆動する手段は、
前記第１の本体（１２）に保持された第１のモータ（２８）と、
前記第１のモータ（２８）の出力軸の回転を前記第２の本体（１４）に伝達するための第１の伝動手段と、
前記第２の本体（１４）に保持された第２のモータ（３０）と、
前記第２のモータ（３０）の出力軸の回転を前記第３の本体（１６）に伝達するための第２の伝動手段とを含み、
前記第１のモータは、前記オフセット部（２２）に保持され、前記エルボ型の部分と反対側のその端部において、前記第１の本体の前記オフセット部は、前記第１の本体の前記第２の端部に相当し、前記第１の開口（２０）の軸に対して横に並んで離れて配置され、その上に前記第２の本体が前記第２の軸（Ｖ）の周りに回転可能に配設されたフォーク型部（３２）を有し、
前記第２のモータ（３０）は、前記フォーク型部（３２）のアーム（３２，３２”）の間に位置するように、前記第２の本体の前記第１の端部（１４’）に配設されていることを特徴とするロボット手首。
【請求項２】
前記第２の本体の前記第１の端部（１４’）は、前記フォーク型部（３２）の前記アーム（３２，３２”）の両方に回転可能に係合する、請求項１に記載のロボット手首。
【請求項３】
前記フォーク型部の第１のアーム（３２”）は、前記フォーク型部の前記アームの間の空間に面する開口（６２）を有し、前記第１のアームの前記開口（６２）を前記第２のモータ（３０）の電力供給用ケーブルが通過する、請求項１または２に記載のロボット手首。
【請求項４】
前記前記第１のモータ（２８）は、その出力軸が前記第２の軸（Ｖ）に対して実質的に平行で離して配置されるように、前記オフセット部の中に配設されている、請求項１に記載のロボット手首。
【請求項５】
シャフト（４６）が、前記オフセット部（２２）の中に、前記第２の軸と実質的に平行な軸周りに回転可能で、前記第１のモータ（２８）の出力軸と前記第２の軸（Ｖ）との間に位置するように配設され、前記オフセット部の前記シャフト（４６）は、前記第１のモータの出力軸の歯車（５０）が係合した歯車（４８）と、前記フォーク型部の第１のアーム（３２’）の中に、前記第２の軸の周りに回転可能に配設され、前記第２の本体の前記第１の端部（１４’）に回転接続された歯車（５４）に係合する歯車（５２）とを有する、請求項４に記載のロボット手首。
【請求項６】
前記第１のモータ（２８）は、前記オフセット部の中に配設され、その出力軸が前記第１の軸（ＩＶ）に対して実質的に平行で離して配置されている、請求項１に記載のロボット手首。
【請求項７】
第１のシャフト（４６）が、前記オフセット部（２２）の中に、前記第２の軸に対して実質的に平行で離れた軸の周りに回転可能に配設され、
前記第１のシャフト（４６）は、第１の歯車（５４）に係合する歯車部（５２）を有し、前記第１の歯車（５４）は、前記フォーク型部の第１のアーム（３４’）の中に前記第２の軸の周りに回転可能に配設され、且つ、前記第２の本体の前記第１の端部（１４’）に回転接続され、前記第１のシャフト（４６）は、第２のシャフト（５６）に回転固定された第３の歯車（５０）が係合する第２の歯車（４８）を有し、
前記第２のシャフト（５６）は、前記オフセット部（２２）の中に、前記第２の軸（４）と実質的に平行で、前記第１の軸に対して前記第２の軸と反対側の軸の周りに回転可能に配設され、前記第２のシャフト（５６）は、前記第３の歯車（５０）と反対側の前記シャフトの端部のかさ歯車（５８）によって、前記第１のモータ（２８）の出力軸に回転固定された対応するかさ歯車（６０）に係合する、請求項６に記載のロボット手首。
【請求項８】
前記第２の本体の前記片持ち梁部（２４）は、前記第３の軸（ＶＩ）と実質的に平行で、前記第２のモータ（３０）の出力軸と前記第３の軸（ＶＩ）との間に位置する軸の周り回転可能に配設されたシャフト（３４）を有し、前記片持ち梁部の前記シャフト（３４）は、前記第２のモータ（３０）の出力軸に回転固定された歯車（３８）に係合する歯車（３６）と、前記片持ち梁部（２４）の中に前記第３の軸（ＶＩ）の周りに回転可能に配置された歯車（４２）に係合し、前記第３の本体の回転を駆動するのに適したさらなる歯車（４０）とを有する、請求項１から７のいずれかに記載のロボット手首。
【請求項９】
前記片持ち梁部の前記歯車（４２）と前記第３の本体との間に、前記第３の本体と同軸で、前記片持ち梁部（２４）によって保持され、前記片持ち梁部の前記歯車（４２）を前記第３の本体に回転接続するのに適した減速手段（４４）が位置する、請求項８に記載のロボット手首。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、
第１の端部および第２の端部を含む第１の本体であって、該第１の本体の前記第１の端部は、第１の軸の周りに回転可能なロボット構成要素に配設されることを企図するものと、
第１の端部および第２の端部を含む第２の本体であって、該第２の本体の前記第１の端部は、前記第１の本体の前記第２の端部に、前記第１の軸に対して傾斜した第２の軸の周りに回転可能に配設されるものと、
第１の端部および第２の端部を含む第３の本体であって、該第３の本体の前記第１の端部は、前記第２の本体の前記第２の端部に、前記第２の軸に対して傾斜した第３の軸の周りに回転可能に配設されるものと、を含む形式の関節ロボット手首であって、
前記第１の軸および前記第３の軸は、共に、前記第２の軸に実質的に直交し、前記第１の軸および前記第３の軸は、当該ロボット手首の少なくとも１つの位置において実質的に互いに一致し、
前記第１の本体は、前記第２の本体および前記第３の本体に向かって配向されて、当該手首が配設された状態で実質的に前記第１の軸上に配置される第１の開口をそのベースに有する、実質的にエルボ型の部分を含み、
前記エルボ型の部分は、前記第１の開口の軸に対して横に並んで離れて配置され、その上に前記第１の本体の前記第２の端部が設けられたオフセット部を保持し、
前記第２の本体は、前記第２の本体の前記第２の端部に相当し、当該ロボット手首が配設された状態で、前記第１の開口および前記第２の開口が当該ロボット手首の前記第３の本体に接続された装置の供給および／または制御のためのケーブルおよび／またはチューブによって横断される状態で、実質的に前記第３の軸上に位置する第２の開口を有する片持ち梁部を含み、
当該ロボット手首は、さらに、前記第２の本体および前記第３の本体の前記第２の軸および前記第３の軸の周りのそれぞれの回転を駆動する手段を含み、
前記第２の本体および前記第３の本体の回転を駆動する手段は、
前記第１の本体に保持された第１のモータと、
前記第１のモータの出力軸の回転を前記第２の本体に伝達するための第１のギア手段と、
前記第２の本体に保持された第２のモータと、
前記第２のモータの出力軸の回転を前記第３の本体に伝達するための第２のギア手段とを含む、関節ロボット手首に関する。
【背景技術】
【０００２】
上述のタイプのロボット手首は、例えば、特開２００６−２８９５０３号公報に開示されている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
本発明の課題は、特に、よりコンパクトで簡素な構造を提供することにより、このタイプのロボット手首を改良することである。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
上記課題は、請求項１の特徴を有するロボット手首の提供によって達成される。
【０００５】
特許請求の範囲は、本発明に関して提供される技術的示唆の全体像を形成する。
【図面の簡単な説明】
【０００６】
【図１】ここに説明する第１の実施形態のロボット手首の斜視図である。
【図２】図１のＩＩ−ＩＩ線により図示した長手方向断面に沿った断面図である。
【図３】ここに説明する第２の実施形態のロボット手首の斜視図である。
【図４】図３のＩＶ−ＩＶ線により図示した長手方向断面に沿った断面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００７】
本発明は、これより、添付した図面を参照して、純粋に非限定的例示の方法として説明される。
【０００８】
以下の説明において、多様な具体的細部は、実施形態の理解のために説明される。実施形態は、例えば、１以上の具体的細部を省略して、或いは、他の方法、構成要素または材料等を通じて提供される。
【０００９】
他の場合、公知の構造、材料または操作は、実施形態の多様な局面の膨大な記載を避けるために、図示または説明されない。
【００１０】
このため、ここでは利便のためだけに参照され、権利範囲または実施形態の範囲を画定するものではない。
【００１１】
図において、参照番号１０は、関節ロボット手首を示す。当業者に知られているように、このタイプのロボット手首は、ロボット構成要素に設置され、工具または他の操作装置を備え、手首自体の表面に直接接続されたケーブルおよび／またはチューブを介して供給または制御されるものである。これらのケーブルおよび／またはチューブは、線状に図示され、符号Ｃで示されている。それらは、ロボット手首の「ハーネス」と呼ばれるものを画定し、ロボット手首は、一度ケーブルおよび／またはチューブがその上に配設されると、「ハーネス付」であると認められる。これらの局面は、それら自体が従来通りであるため、ここでは詳細に議論せず、本発明の手首を説明するために必要な範囲のみ説明する。
【００１２】
手首１０は、第１の端部１２’および第２の端部３２を有する第１の本体１２を含む。第１の端部１２’は、第１の軸ＩＶの周りに回動可能なロボット構成要素（不図示）に設置されるべきものである。
【００１３】
手首１０は、さらに、第１の端部４２および第２の端部２４を有する第２の本体１４を含む。第１の端部１４’は、本体１２の端部３２に、第１の軸ＩＶに対して傾斜した第２の軸Ｖの周りに回動可能に配設される。さらに、ロボット手首１０は、第１の端部および１６”で示す第２の端部を有する第３の本体１６を含む。図示するように、好ましくは、第３の本体１６は、手首に接続した工具のケーブルおよび／またはチューブが横断できる環状の本体であり、その端部１６”は、その上に前記工具の接続に適した座が形成された表面を有する。
【００１４】
本体１６の第１の端部は、本体１４の第２の端部２４に、第２の軸Ｖに対して傾斜した第３の軸ＶＩの周りに回動可能に配設されている。
【００１５】
軸ＩＶおよびＶＩは、第２の軸Ｖに対して略９０度の角度を形成する（換言すると、軸ＩＶおよびＶＩの両方は、軸Ｖに実質的に直交する）。図示するように、ロボット手首の所定の空間姿勢において、これらの軸は、実質的に互いに一致する。特に、図示した配置は、手首の図示した配置に対する軸ＩＶの周りの回転の結果によってのみ変位させられる手首の全ての姿勢において維持される。
【００１６】
本明細書において、２つの軸または直線の間の直交する状態という場合、これは、線または軸が互いに交差し、且つ、互いに直角である場合と、線または軸が互いに交差しないが、それらに平行な共通の平面への射影が互いに略９０度の角度を形成する場合との両方を指すことを注記する。
【００１７】
さらに詳しくは、図１から４に示すように、第１の本体１２は、そのベースに、第２の本体１４および第３の本体１６に面する第１の開口２０を有するエルボ型の部分１８を含む。手首を設置した状態で、開口２０は、芯が実質的に軸ＩＶに一致する。さらに、エルボ型の部分は、開口２０の軸に対して実質的に横に並んで且つ間隔を空けて配置されたオフセット部２２を保持する。このオフセット部には、第２の本体１４が第２の軸Ｖの周りに回転可能に配設されている。第２の本体は、さらに、第２の本体１４の前記第２の端部に相当し、第３の軸ＶＩと実質的に同心の第２の開口２６を有する片持ち梁部２４を有する。ロボットに配設したハーネス付の状態で、第１の開口２０および第２の開口２６は、両方とも、第３の本体１６に接続した工具のケーブルおよび／またはチューブＣによって横断されている。図１で視認できるように、部分１８および２２により画定される全体構造によって、ケーブルおよび／またはチューブがロボット手首の横方向の全体寸法の中に保持されるように、ケーブルおよび／またはチューブの経路が形成されて、それらが手首自身の動作に干渉することを防止する。さらに、ロボットの配設されたハーネス付の状態において、ケーブルおよび／またはチューブＣは、それらの長さの一部が実施的に軸ＩＶに沿って、長さの他の部分が実質的に軸ＶＩに沿って延伸する。この状態は、ロボット手首の操作の間にケーブルに作用する捻りおよび曲げ応力を最小限に低減することを提供する。
【００１８】
ここに説明するロボットにおいて、第２の本体および第３の本体の回転の駆動手段は、手首自身の構造に直接配設されている。特に、駆動手段は、第１の本体１２に保持されて第２の本体１４の回転を駆動する第１のモータ２８を含む。駆動手段は、第２の本体１４に保持されて第３の本体１６の回転を駆動する第２のモータ３０をさらに含む。以下により詳細に示すように、駆動手段は、前記第１のモータ２８の出力軸の回転を前記第２の本体１４に伝達する第１のギア手段と、第２のモータ３０の出力軸の回転を第３の本体１６に伝達する第２のギア手段とをさらに含む。多様な実施形態において、図示するもののように、第１のモータ２８は、オフセット部２２に保持されている。さらに、第１の本体のオフセット部２２は、そのエルボ型の部分１８と反対側の端部に、第１の本体の前記第２の端部に相当するフォーク型部３２を有する。このフォーク型部３２は、開口２０の軸に対して横に並んで間隔を空けて離されており、その上に第２の本体１４が第２の軸Ｖの周りに回転可能に配設されている。多様な実施形態において、図示するように、第２のモータ３０は、フォーク型部３２のアーム３２’とアーム３２”との間の第２の本体１４の端部１４’に配設されている。多様な実施形態において、図示するように、第２の本体１４は、それ自身の端部１４’と、アーム３２’およびアーム３２”の両方とに係合する。多様な実施形態において、図示するように、第２のモータ３０は、その出力軸が第３の軸ＶＩに実質的に平行であるように配置される。
【００１９】
図１から４に視認可能なように、片持ち梁部２４は、第３の軸ＶＩに実質的に平行で、第３の軸ＶＩと第２のモータ３０の出力軸との間に位置する軸の周りに回転可能に配設されたシャフト３４を含む。シャフト３４は、さらに、第２のモータ３０の出力軸に堅固に接続された歯車３８に係合する歯車３６を保持する。シャフト３４は、歯車４２に係合する歯車４０を保持する。歯車４２は、片持ち梁部２４に第３の軸の周りに回転可能に配設され、第３の本体１６の回転を駆動する。
【００２０】
多様な実施形態において、図示するように、歯車４２は、片持ち梁部２４に固定された減速手段４４によって保持された中空のシャフト４３に取り付けられている。特に、減速手段４４は、環状の全体形状を有し、中央をシャフト４３に貫通されている。減速手段４４は、外側から片持ち梁部２４に取り付けられている。第３の本体１６は、減速手段４４に取り付けられ、それによってシャフト４３に回転接続されている。
【００２１】
多様な実施形態において、図示するように、ロボット手首のハーネス付の状態で、減速手段４４およびシャフト４３は、共に、上述のケーブルおよび／またはチューブＣによって横断される。
【００２２】
多様な実施形態において、図１および２に示すように、モータ２８は、オフセット部２２に配設され、その出力軸が第２の軸Ｖに実質的に平行で第２の軸Ｖから離されるように配置されている。好ましい実施形態において、シャフト４６は、オフセット部２２に、第２の軸Ｖに実質的に平行で、第２の軸Ｖとモータ２８の出力軸との間に位置する軸の周りに回転可能に配設されている。シャフト４６は、第１のモータ２８の出力軸に保持された歯車５０に係合する歯車４８を保持する。シャフト４６は、さらに、歯車５４に係合する歯車部５２を含む。歯車５４は、フォーク型部３２のアーム３２’に第２の軸Ｖの周りに回転可能に配設されている。特に、歯車５４は、ベアリング手段３５によって回転可能に支持されている。このベアリング手段は、アーム３２”に形成された開口３３の境界を定めるエッジに対して歯車５４によって固定されている。開口３３を通して、歯車５４を取り付ける手段が、第２の本体の部分１４’に係合し、それにより、部分１４’を歯車５４に回転接続する。
【００２３】
多様な実施形態において、図３および４に示すように、第１のモータ２８は、オフセット部２２に配設され、その出力軸が第１の軸ＩＶに実質的に平行で第２の軸Ｖから離されるように配置されている。この実施形態において、シャフト４６に保持された歯車４８に係合する歯車５０は、第１のモータの出力軸には直接接続されておらず、逆に、シャフト５６によって保持されている。シャフト５６は、オフセット部に、第２の軸Ｖと実質的に平行な軸の周りに回転可能に、シャフト４６に対して第２の軸Ｖと反対側に配設されている。シャフト５６は、それ自身の歯車５０と反対側において、かさ歯車部５８によって、第１のモータ２８の出力軸に回転接続されたかさ歯車６０に係合する。
【００２４】
多様な実施形態において、図示するように、第２の本体１４を駆動する手段を収容しないフォーク型部３２のアーム３２”は、アーム３２’，３２”の間の空間に面する開口６２を有する。開口６２を備えるアーム３２”は、第２のモータ３０の電力ケーブル（不図示）のための経路を提供する。
【００２５】
多様な実施形態において、図示するように、上記電力ケーブルに横断されることを企図する部分１４’の環状のサポート６４は、ベアリング手段６３によって、開口６２に対応して回転可能に支持されている。
【００２６】
上記観点から、第２の本体および第３の本体への、それぞれ、軸Ｖおよび軸ＶＩの周りの回転としての運動の伝達は、以下に説明するように達成される。
【００２７】
第１のモータ２８を駆動するとき、歯車５０は、シャフト４６に保持された歯車４８に係合することで、シャフト４６の回転を駆動する。その歯車部５２によって、シャフト４６は、歯車５４の回転を、結果として、第２の本体を駆動する。
【００２８】
図３および４の実施形態において、第１のモータ２８は、シャフト５６の駆動を通じて、歯車５０の回転を駆動する。
【００２９】
第２のモータ３０を駆動するとき、歯車３６と歯車３８との間の係合は、歯車４０と歯車４２との間の係合によって減速手段４４へ運動を伝達するシャフト３４の回転をもたらす。減速手段４４は、第３の本体１６に伝達する運動のトルクの増幅を行う。
【００３０】
最後に、上述のモータ２８および３０、並びに、減速手段４４は、それらがロボットの分野で従来使用されている如何なる種類のものでもよいため、ここでは詳細に説明しないことを注記する。同様に、図示した構造の詳細のいくつかは、説明の無用な複雑化を避けるために説明されないが、とにかく、それらは当業者には自明である。
【００３１】
当然に、本発明の原則は同じまま、構造および実施形態の詳細は、純粋に非限定的例示の方法として説明したものに対して、添付の特許請求の範囲に記載した本発明の範囲から逸脱することなく、広く変形してもよい。
【図１】
0005832931.tif 000002
【図２】
0005832931.tif 000003
【図３】
0005832931.tif 000004
【図４】
0005832931.tif 000005